Astronomi

Findes der virkelig sorte huller?

Findes der virkelig sorte huller?

We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

lx NH BX qA Ob Bt RV lR Vx Bh at nX Yi TF aR lN Tx bo Pz Jo

Sorte huller fra min viden er skabt fra sammenbruddet af en stjernes egen tyngdekraft, der knuser sig selv. Nu er mit spørgsmål godt to spørgsmål, er det virkelig uendeligt tæt til, hvor rumtid kan forvrænges til det punkt, hvor det bare stopper? hvis ja, ville dette betyde, at objekter fanget i begivenhedshorisonten ville fryse, og tiden ville blive stoppet, hvordan påvirkes det sorte hul ikke af sin egen masse, ville det ikke bare ophøre med at eksistere i første omgang?


Det bogstavelige svar på dit spørgsmål er "ja". Vi kan se klare astronomiske beviser for sorte huller i forskellige størrelser i denne og andre galakser. Det er selvfølgelig muligt, at alt dette bevis faktisk er resultatet af en eller anden ukendt fysisk proces (er) og ikke sorte huller, men det ville være en bemærkelsesværdig tilfældighed, at det ser så meget ud som om vi ville forvente, at sorte huller skulle se ud.

Så jeg tager dit spørgsmål som at bede om en måde at forstå, hvad sorte huller er. Det bedste svar på dette spørgsmål er dybest set bare ligninger - løsninger på de generelle relativitetsrelaterede ligninger, der har begivenhedshorisonter, men jeg antager, at det ikke er det, du vil have her.

Så vi er tilbage på udkig efter en bedre intuitiv forklaring eller forståelse under hensyntagen til, at dette i bedste fald er unøjagtigt og i værste fald vildledende. Hvis du har meget stof i et lille område af rummet, og du ser på det udefra, ser du, at lyset, der kommer fra overfladen af ​​regionen, er rødt forskudt og (som stort set er det samme), der klokker på overfladen ser ud til at køre langsommere. Når du pakker sagen tættere ind, bliver denne effekt mere udtalt. Men fordi ure kører langsommere, uanset hvilken proces der pakker sagen i, kører det også langsommere. Til sidst, set udefra, nærmer ure på overfladen sig en fuldstændig stilstand, og du modtager et sidste par ekstremt rødskiftede fotoner fra overfladen og derefter intet. Hvad du har, er nu et sort hul. Fra dit synspunkt er det "frossent", og alt hvad du kan se af det udefra er tyngdefeltet omkring det (og måske også et elektrisk felt). Ingen oplysninger kan nogensinde efterlade det (jeg ignorerer Hawking-stråling og kvantemekanik i dette svar, hvilket er rimeligt for store sorte huller).

Relativitet er relativitet, ting kan se anderledes ud fra et andet synspunkt. Hvis du falder frit ind i det sorte hul (og det er stort nok til, at tidevand ikke river dig fra hinanden) ser alt ud til at være fint, som i denne simulering er lys fra resten af ​​universet blåt forskudt og i stigende grad forvrænget af tyngdekraften, men lokalt er alt i orden. Uanset hvad du gør, når du inden for en begrænset tid (et par dage for de største sorte huller, vi kender til), når du dog en enestående - et sted, hvor ligningene for generel relativitet nedbrydes, og nogle andre fysik antagelig skal gælde. . Vi ved ikke, hvad der sker der, men vi ved, at ingen oplysninger om det kan komme tilbage ud af det sorte hul, så vi kan ikke sende nogen form for sonde til at fortælle os om det.


Det ærlige svar er: Ingen ved med sikkerhed.

De findes kun i teorier. Fysikere konstruerer regelmæssigt udførlige matematiske ligninger, og det sorte hul er noget, de i det væsentlige skabte for at udfylde hullerne i visse teorier eller for at kunstigt 'fuldføre' dem.

Med andre ord, for at mange af deres teorier skal være korrekte, SKAL der findes sorte huller.

I virkeligheden har vi dog ingen idé. Noget, der er uendeligt tæt og lille, ødelægger al logik, fysik og observerbar virkelighed.


Findes der virkelig sorte huller?

Den konventionelle visning af et sort hul inkluderer en & # 8220event horisont & # 8221, ud over hvilken intet kan flygte. Men en ny beregning antyder, at kollapsende materie måske aldrig bliver tæt nok til at danne en begivenhedshorisont, og & # 8220sorte stjerner & # 8221 ville dannes i stedet (Illustration: XMM-Newton / ESA / NASA)

Sorte huller eksisterer muligvis ikke - eller i det mindste ikke som forskere har forestillet sig, tilsløret af en uigennemtrængelig & # 8220event horisont & # 8221. En kontroversiel ny beregning kunne afskaffe horisonten og dermed løse et uroligt paradoks i fysikken.

Begivenhedshorisonten formodes at markere en grænse, ud over hvilken intet kan undslippe et sort hul og tyngdekraften. Ifølge den generelle relativitetsteori er selv lys fanget inde i horisonten, og ingen oplysninger om, hvad der faldt i hullet, kan nogensinde slippe væk. Information ser ud til at være faldet ud af universet.

Det strider mod kvantemekanikens ligninger, som altid bevarer information. Hvordan løses denne konflikt?

Reklame

En mulighed, som forskere tidligere har foreslået, er, at oplysningerne lækker langsomt ud igen. Det kan være kodet i en hypotetisk strøm af partikler kaldet Hawking-stråling, som menes at være et resultat af de sorte huller & # 8217 begivenhedshorisonter, der rodrer med kvanteskummet, der altid er til stede i rummet.

Men andre forskere hævder, at oplysningerne måske aldrig er blevet afskåret i første omgang. Tanmay Vachaspati og hans kolleger ved Case Western Reserve University i Cleveland, Ohio, USA, har forsøgt at beregne, hvad der sker, når der dannes et sort hul. Ved hjælp af en usædvanlig matematisk tilgang kaldet den funktionelle Schrodinger-ligning følger de en kugle med ting, når den kollapser indad og forudsiger, hvad en fjern observatør ville se.

De finder ud af, at tyngdekraften i den kollapsende masse begynder at forstyrre kvantevakuumet og genererer det, de kalder & # 8220pre-Hawking & # 8221 stråling. At miste denne stråling reducerer objektets samlede masseenergi - så det aldrig bliver tæt nok til at danne en begivenhedshorisont og et ægte sort hul. & # 8220Der er ingen sådanne ting & # 8221, fortalte Vachaspati Ny videnskabsmand. & # 8220Der er kun stjerner, der går mod at være et sort hul, men ikke kommer derhen. & # 8221


Har nogen nogensinde set en?

Det er et lidt vildledende spørgsmål. Husk, tyngdekraften i et sort hul er så stærk, at lys ikke kan undslippe fra det. Og den eneste grund til, at vi kan se ting, er, at lys udsendes eller reflekteres fra dem. Så hvis du nogensinde har set et sort hul, er det nøjagtigt, hvordan det ville se ud: et sort hul, et stykke rum blottet for lys.

Sorte hullers natur betyder, at de ikke udsender nogen signaler & # x2013 al elektromagnetisk stråling (lys, radiobølger osv.) Bevæger sig med samme hastighed, c (ca. 300 millioner meter pr. Sekund og den hurtigste hastighed) og er ikke hurtigt nok til at undslippe det sorte hul. Således kan vi aldrig direkte observere et sort hul fra jorden. Du kan trods alt ikke observere noget, der ikke vil give dig nogen information.

Heldigvis er videnskaben kommet videre fra den gamle idé om at se at være troende. Vi kan f.eks. Ikke direkte observere subatomære partikler, men vi ved, at de er der, og hvilke egenskaber de har, fordi vi kan observere deres indvirkning på deres omgivelser. Det samme koncept kan anvendes på sorte huller. Fysikens love, som de er i dag, vil aldrig tillade os at observere noget ud over begivenhedshorisonten uden faktisk at krydse den (hvilket ville være noget fatalt).


Ergosfæren

Et roterende sort hul er mere som et boblebad end et hul. Det hvirvlende vand i denne analogi er selve rumtiden. Det trækkes rundt, når det sorte hul roterer. Denne region med snoet rumtid kaldes ergosfæren. Det er umuligt at stå stille i denne region.

Et roterende sort hul har kinetisk energi bundet i sin drejning på samme måde som en snurrende top er mere energisk end en top, der ligger ned. Den energi kan tappes ind i og overføres til andre ting i det sorte huls miljø. (Udtrykket ergosfære stammer fra det græske ord for "arbejde.") Astronomer mener, at et sort hul styrer sine jetfly med energi fra dets spin.


Ny klasse af sorte huller med lav masse kan eksistere, siger astronomer

I et papir, der blev offentliggjort i tidsskriftet 1. november 2019 Videnskab, tilbyder et team af astronomer en ny måde at søge på sorte huller med stjernemasse og viser, at det er muligt, at der er en klasse af sorte huller, der er mindre end de mindste kendte sorte huller i universet.

En kunstners gengivelse af en kæmpe stjerne i kredsløb omkring et sort hul med lav masse. Billedkredit: Sci-News.com.

Stjære sorte huller findes ofte i noget, der kaldes et binært system. Dette betyder simpelthen, at to stjerner er tæt nok på hinanden til at blive låst sammen af ​​tyngdekraften i en gensidig bane omkring hinanden.

Når en af ​​disse stjerner dør, kan den anden forblive og stadig kredser om det rum, hvor den døde stjerne & # 8212 nu et sort hul eller en neutronstjer & # 8212 engang boede, og hvor et sort hul eller en neutronstjerne er dannet.

I årevis vidste stjernesorte huller, som astronomer vidste, alle var mellem 5 og 15 gange solens masse. De kendte neutronstjerner er generelt ikke større end ca. 2,1 solmasser & # 8212 hvis de var over 2,5 solmasser, ville de kollapse til et sort hul.

Men i 2017 opdagede LIGO-observatoriet to sorte huller, der smelter sammen i en galakse omkring 1,8 millioner lysår væk. Et af de sorte huller var ca. 31 gange solens masse, det andet omkring 25 gange solens masse.

"Umiddelbart var alle som 'wow', fordi det var sådan en spektakulær ting," sagde Ohio State Universitys professor Todd Thompson.

”Ikke kun fordi det beviste, at LIGO arbejdede, men fordi masserne var enorme. Sorte huller i størrelse er en stor ting & # 8212 vi havde ikke set dem før. ”

Professor Thompson og kolleger havde længe mistanke om, at stjernesorte huller kunne komme i størrelser uden for det kendte område, og LIGOs opdagelse viste, at de kunne være større. Men der forblev et vindue af størrelse mellem de største neutronstjerner og de mindste sorte huller.

Forskerne besluttede at se, om de kunne løse dette mysterium.

De brugte data fra Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE), som samlede lysspektre fra omkring 100.000 stjerner over Mælkevejen.

Spektrene kunne vise, om en stjerne kan kredser omkring et andet objekt: ændringer i spektre & # 8212 et skift mod blåere bølgelængder, for eksempel efterfulgt af et skift til rødere bølgelængder & # 8212 kunne vise, at en stjerne kredsede om en uset ledsager.

Forskerne indsnævrede APOGEE-dataene til 200 stjerner, der kunne være mest interessante.

De analyserede derefter billeder af hvert potentielt binært system fra All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN).

Deres dataknusing fandt en kæmpe stjerne ved navn 2MASS J05215658 + 4359220, der syntes at kredse om en massiv uset ledsager.

Dette binære system har en orbitale periode på 83 dage og ligger i stjernebilledet Auriga, cirka 12.068 lysår fra Jorden.

Den massive ledsager udsender intet lys, inklusive røntgenstråler. Dette indikerer tilstedeværelsen af ​​et sort hul, der i øjeblikket ikke bruger noget materiale.

”Begrænsninger på kæmpens masse og radius indebærer, at den usete ledsager er 3,3 solmasser, hvilket indikerer, at det er et ikke-interagerende sort hul med lav masse eller en uventet massiv neutronstjerne,” sagde astronomerne.

”Det, vi har gjort her, er at finde en ny måde at søge på sorte huller, men vi har potentielt også identificeret en af ​​de første i en ny klasse af sorte huller med lav masse, som astronomer ikke tidligere havde kendt til, ”Sagde professor Thompson.

"Masser af ting fortæller os om deres dannelse og udvikling, og de fortæller os om deres natur."


Findes der virkelig sorte huller? - Astronomi

Findes der sorte huller, eller er det bare fantasi? "Sorte huller". dette ord er et mysterium for alle astronomer i verden. Hvordan ved vi, at de eksisterer? Og hvis de gør det. hvordan kan vi bevise, at de virkelig gør det? Sorte huller dannes, når en stjerne, der brænder ud af brændstof, begynder at kollapse i sin egen masse i en periode. Når denne proces er overstået, har stjernen presset al sin masse sammen til et punkt. Dette ene punkt kaldes en singularitet. Folk tror måske ikke på det, men på dette tidspunkt stopper både tid og rum. Sorte huller har været kendt for at trække stjerner og andre himmellegemer ind i centrum af dens tyngdekraft. Der er en grænse for, hvor intet kan flygte, og hvor intet kan komme væk. Denne usynlige cirkel omkring et sort hul kaldes begivenhedshorisonten. Alt, der går forbi begivenhedshorisonten, bliver uden tvivl suget ind i det sorte hul. Alt ud over begivenhedshorisonten suges ikke ind, men kredser om det sorte hul. Mit projekt centrerede omkring sorte huller, og om de kunne eksistere. Min forskning konkluderede, at meget store galakser som NGC 3379 skal indeholde et sort hul, fordi stjernerne, der kredser om dets centrum, bevæger sig hurtigere end de burde, og de har flyttet deres spektrale linjer til det røde. Den eneste konklusion ville være, at et meget massivt objekt forårsager dette. Det eneste kendte objekt i universet, der ville forårsage dette, ville være et sort hul.


Findes der sorte huller virkelig?

Ofte ser man videnskabelige presseoverskrifter, der beskriver observationer af sorte huller: opdagelsen af ​​et sort hul i det galaktiske centrum eller opdagelsen af ​​et par kredsende supermassive sorte huller i sammensmeltede galakser eller aLIGO-detektion af tyngdebølger skabt i spin-down fusion af et par binære sorte huller. Disse dage er der så mange astrofysiske observationer på Jorden og i rummet, der tilskrives sorte huller, der sætter spørgsmålstegn ved deres eksistens, synes temmelig absurd.

Det er imidlertid vigtigt at påpege, at et sort huls begivenhedshorisont, den region, hvor tiden stopper fuldstændigt, aldrig er blevet observeret. Yderligere er Hawking-stråling, den forudsagte emission af termiske fotoner, der stammer fra kvanteeffekter ved begivenhedshorisonten, aldrig blevet detekteret. Faktum er, at udtrykket & quotblack hole & quot ofte bruges til at indikere ethvert sammenbrudt stjernegenstand, der er mere massivt end en neutronstjerne. De fleste af de & quotblack hole & quot observationer, som vi hører om, kommer fra emissioner fra tilvækstningsskiverne til sådanne massive kompakte genstande, som måske eller måske ikke er sorte huller.

Hvad er forskellen mellem sorte huller og andre massive kompakte genstande? Sorte huller er en vigtig forudsigelse af Einsteins generelle relativitetsteori (GR), i øjeblikket vores standardmodel for tyngdekraften. GR forudsiger, at når en massiv brændstofudtømt stjerne ikke længere kan forhindres i endeligt sammenbrud ved afstødning af atomkræfter, falder dens kerne indad i en supernovaeksplosion, og der dannes et sort hul, komplet med en begivenhedshorisont i Schwarzschild-radiusen rg givet af rg= 2GM / c 2 , hvor G er Newtons tyngdekonstant, c er lysets hastighed, og M er stjernens masse. En halv radius uden for begivenhedshorisonten har sorte huller en region kaldet fotosfæren. Med andre ord har fotosfæren en radius på 3/2 gange rg. På overfladen af ​​fotosfæren bøjes lys ind i en cirkulær bane af tyngdekraften og kan kredse om den kompakte genstand.

Tilstedeværelsen af ​​en begivenhedshorisont er det væsentlige definerende kendetegn ved et sort hul. Det er overfladen, inden for hvilken tyngdekraften er så stor, at den tidssænkende virkning af det gravitationelle røde skift får tiden til at stoppe helt op. For en ekstern observatør ser ethvert faldende objekt ud til at stoppe og fryse i begivenhedshorisonten og vil aldrig gå længere ind. På den anden side bemærker en uheldig observatør, der falder ned i det sorte hul, ifølge GR ikke nogen særlig effekt, når GR krydser begivenhedshorisonten.

Det indre af et sort hul inde i begivenhedshorisonten er kausalt frakoblet udefra, og intet, der kommer ind i begivenhedshorisonten, kan undslippe (bortset fra avancerede bølger se min bog Quantum Handshake, Sek. 6.21). Ligesom Las Vegas forbliver hvad der sker inden for begivenhedshorisonten inden for begivenhedshorisonten. Desuden forudsiger GR den endelige dannelse af en patologisk singularitet inden for begivenhedshorisonten. Singulariteten er fuldstændig isoleret fra omverdenen, beskyttet mod den ved begivenhedshorisonten. Imidlertid skal inden for singularitetens indflydelsesområde de velkendte fysiske love bryde sammen med ukendte konsekvenser.

Der er en række grunde til, at mange fysikere mistroer ovenstående GR-beskrivelse af dannelse og opførsel af sort hul. Singulariteten, uanset om den er skjult eller ej, betragtes af nogle som en ufysisk deal-breaker som en forudsigelse af en fysikteori. Yderligere ignorerer GR-beskrivelsen virkningerne af kvantemekanik. Der er en iboende uforenelighed mellem vores nuværende standardteorier om generel relativitet og kvantemekanik, og vi har ikke en teori, der korrekt inkluderer effekterne af begge. Det spekuleres i, at hvis vi havde en mere omfattende teori om kvantegravitation, ville det ændre scenariet med dannelse af sort hul betydeligt, især i regionerne i begivenhedshorisonten og singulariteten.

En kritiker af GR er George Chapline fra Lawrence Livermore National Laboratory (se AV 129 i september 2005-udgaven af Analog). Chapline har hævdet, at hvis kvantemekanik anvendes korrekt, vil tyngdetidstidsdilateringen ikke stoppe tiden helt. Han citerer en lignende situation, der opstår i en cylinder med superfluid helium, hvor lydhastigheden på et bestemt lodret sted forsøger at gå til nul. Han påpeger, at en faseovergang i super-flydende helium forhindrer dette i at ske, og han argumenterer for, at en lignende faseovergang skal forekomme i en sammenfaldende stjerne, hvilket vil forhindre dannelsen af ​​en begivenhedshorisont. Protoner og neutroner skal overgå til leptoner og mesoner, som igen skal overgå til mørk energi, og frastødningen genereret af den mørke energi standser sammenbruddet, før en begivenhedshorisont kan dannes. Chaplines arbejde er kun et eksempel på de mange GR-kritikere, der har foreslået alternativer eller ændringer af GR, der kvalitativt vil ændre stjernesammenbrudsscenariet og forhindre dannelsen af ​​sorte huller med begivenhedshorisonter. Dette rejser spørgsmålet om, hvorvidt disse ideer og teorier, der sætter spørgsmålstegn ved selve eksistensen af ​​sorte huller, kan testes ved observation.

For nylig har V. Cardoso og P. Pani fra Lissabon-universitetet foreslået en sådan observationstest. De undersøger først de forskellige ikke-GR-modeller for stjernekollaps og deler de resulterende kollapsede stjerner i: (1) eksotiske kompakte objekter (ECO'er) med radier mindre end en neutronstjerne, men større end fotosfæren, (2) ultrakompakte objekter ( UCO'er) med radier i nærheden af ​​fotosfærens radius og (3) rene fotosfæriske objekter (ClePhOs) med kun radier ca. 1,65% større end begivenhedshorisontens radius rg. Alle disse objekter ville have en tilvænningsskive og, baseret udelukkende på observation af deres emissioner af lys og radiobølger, kunne ikke skelnes fra et sort hul. Imidlertid forudsiges de at kunne skelnes mellem forskelle, når tyngdebølger genereres af en fusion.

ALIGO-detektoren med steder i Hanford, Washington og Livingston, Louisiana, har nu opdaget tyngdebølger tre gange: den 14. september 2015, den 26. december 2015 og den 4. januar 2017 med en fjerde lavere tillidshændelse, der også blev opdaget den 12. oktober 2015. Analysen af ​​disse begivenheder indikerer, at alle blev produceret ved sammensmeltning af par af massive kompakte genstande med masser, der spænder mellem 6 og 37 gange solens masse.

Gravitationsbølgesignaturen for sådanne fusioner er en & quotringdown & quot, et sæt vrikninger i signalet, der stiger i frekvens under overgangen fra to massive kompakte objekter til en enkelt. Ringdown forventes at være lidt anderledes for ECO'er og UCO'er end for sorte huller, og mere præcise observationer af tyngdebølger fra fusioner kunne afsløre disse forskelle. For ClePhOs forudsiger Cardoso og Pani, at selve ringdown er den samme som for sorte huller, men at en brøkdel af genererede tyngdekraftsbølger skal kortvarigt fanges mellem objektets overflade og dets fotosfære. I dette tilfælde vil det karakteristiske ringdown-signal blive efterfulgt af en sekvens af & quotecho & quot wiggles, der vil fortsætte i nogle få hundrede millisekunder efter det primære signal. Størrelsen af ​​disse ekkoer, og hvor hurtigt de dør ud, afhænger af detaljerne i ClePhO-dannelsen, hvilket tillader en vis diskrimination mellem forskellige modeller.

En gruppe fysikere fra Waterloo, Canada og Teheran, Iran, har analyseret de tre aLIGO-hændelser, der blev opdaget i 2015 på jagt efter ekkosignaler. Interessant nok fik de en positiv indikation af tilstedeværelsen af ​​ekkoer. På grund af støj til stede i dataene havde deres resultat imidlertid en statistisk signifikans på mindre end tre standardafvigelser. Et resultat skal have seks eller flere standardafvigelser for at blive betragtet som en bestemt observation. Således er det ufatteligt, men fristende. Forbedret analyse af denne type bliver sandsynligvis nødt til at vente på flere begivenheder og på, at flere nye gravitationsbølgedetektorer kommer online.

Hvis sådanne ekkosignaler faktisk blev observeret med overbevisende statistisk signifikans, ville observationen have store konsekvenser for tyngdekraftsfysikken. Det ville blive fortolket som forfalskning af GR og støtte rivaliserende ikke-GR teorier, der forudsiger kompakte objekter uden begivenhedshorisont. Mens påvisning af tyngdebølger med aLIGO har været en stor triumf, har aLIGO-systemet imidlertid kæmpet for støj siden dets oprindelige konstruktion, og det nuværende støjniveau muliggør kun den entydige detektion af ringdown-signalet. De to aLIGO-stationer, der aktuelt er i drift, er simpelthen for støjende til at observere de forudsagte ringdown-forskelle eller ekkoer.

Dette kan dog snart ændre sig. Jomfruens gravitationsbølgedetektor i Pisa, Italien er planlagt til at deltage i aLIGO-konfigurationen næste år, og der er også gravitationsbølgedetektorstationer under udvikling eller konstruktion i Indien, Tyskland og Japan. Reduceret støj fra designforbedringer og signalgennemsnit blandt flere detektorstationer, der observerer den samme tyngdekraftsbølgehændelse, kan reducere støjniveauet betydeligt. Tilføjelsen af ​​flere sammenkoblede detektorer placeret rundt om på planeten vil også i høj grad forbedre systemets følsomhed over for polarisering af tyngdebølgerne. Dette er en afgørende observerbar ved skelnen mellem GR og mange af dens alternativer.

På en længere tidsplan er den LISA-rumbaserede gravitationsbølgedetektor 2017, som er genplanlagt flere gange, nu planlagt til at blive lanceret i 2030'erne. Dette projekt fra Den Europæiske Rumorganisation er en tyngdekraftsbølgedetektor i form af en ligesidet trekant 2,5 millioner kilometer på en side med en laserinterferometerenhed ved hvert toppunkt. LISA's gravitationsbølgedetektor 2017 er i øjeblikket planlagt til at kredse om Solen ved Lagrange L3-punktet på Solens side væk fra Jorden, men i samme kredsløb som Jorden.

Jordbaserede gravitationsbølgedetektorer som aLIGO har følsomhed i frekvensområdet fra 1 Hz til 30 kHz, hvilket er den region, hvor signaler fra massive fusioner i sort hul er stærkest. LISA-gravitationsbølgedetektoren 2017 vil have følsomhed i området 10-5 Hz til 1 Hz, hvor mange binære stjernesystemer har deres maksimale emission af tyngdekraftsbølger. Af tekniske årsager kan LISA 2017 ikke bruge de høje finesser Fabry-P & eacuterot resonans-armhulrum og signalgenvindingssystemer, der bruges af aLIGO. Af denne grund vil dens absolutte følsomhed over for ændringer i armlængden være en størrelsesorden dårligere end aLIGO. Da armlængderne er en million gange større, bør dette dog ikke være et problem, og der forventes fremragende detektering af støjsvag støj fra LISA-systemet i 2017.

Under alle omstændigheder åbnede aLIGO-detektering af tyngdebølger i 2015 et nyt vindue på universet. Den detektorteknologi, der udvikler sig, lover at gøre det muligt at besvare spørgsmålet om, hvorvidt de sorte huller, som forudsagt af Einsteins generelle relativitetsteori, faktisk eksisterer, eller om kvanteeffekter og andre overvejelser udelukker sorte huller og indikerer, at kollapsede stjerner har en anden form. Da flere og bedre detektorer kommer online, kan vi forvente et svar på dette vigtige spørgsmål.

John G. Cramer's nonfiction-bog fra 2016 (Amazon giver den 5 stjerner), der beskriver hans transaktionel fortolkning af kvantemekanik, Kvantehåndtrykket - vikling, ikke-lokalitet og transaktioner, (Springer, januar-2016) er tilgængelig online som en hardcover eller e-bog på: http://www.springer.com/gp/book/9783319246406 eller https://www.amazon.com/dp/3319246402.

SF-romaner af John Cramer: Trykte udgaver af Johns hårde SF-romaner Twistor og Einsteins bro fås fra Amazon på https://www.amazon.com/Twistor-John-Cramer/dp/048680450X og https://www.amazon.com/EINSTEINS-BRIDGE-H-John-Cramer/dp/0380975106. Hans nye roman, Fermis spørgsmål kommer muligvis snart.

Alternative visningskolonner online: Elektroniske genoptryk på 212 eller mere & quot Kolonnerne Alternate View & quot af John G. Cramer offentliggjort i Analog mellem 1984 og nutiden er i øjeblikket tilgængelige online på: http://www.npl.washington.edu/av.

Eksisterende test af sort hul:

& quotTests for eksistensen af ​​horisonter gennem gravitationsbølgeekko & quot, Vitor Cardoso og Paolo Pani, Naturastronomi 1, 586-591 (2017) https://arxiv.org/abs/1709.01525.

& quotEchoes from the Abyss: Evidence for Planck-scale structure at black hole horizon & quot, J. Abedi, H. Dykaar, and N Afshordi, (December-2016) arXiv: 1612.00266 [gr-qc] og

& quotEchoes from the Abyss: The Holiday Edition! & quot, J. Abedi, H. Dykaar og N Afshordi, (januar-2017) arXiv: 1701.03485 [gr-qc].


Nyheder: Findes der virkelig sorte huller?

Men du ved dette. Uendeligt lille, med enorm tyngdekraft, tidskrævende tid og rum, de er simpelthen seje for både astronom og offentligheden.

Alt om dem er interessant. De dannes, når massive stjerner eksploderer i titaniske supernovaer, de sidder i centrum af store galakser (som vores!) Med masser millioner eller milliarder gange solens, og hvis de fodrer med materiale omkring dem, kan de danne diske af hvirvlende materiale, der let kan overskygge resten af ​​galaksen kombineret.

Ingen astronom tvivler på, at disse tyngdekraftgenstande faktisk eksisterer. Men astronomerne Tanmay Vachaspati, Dejan Stojkovic og Lawrence Krauss ved Case Western Reserve University har skrevet et nyt papir, der har kastet en abe i skruenøglen om den nøjagtige, ja, "overflade" af et sort hul. Sådan fungerer dette.

Når en massiv stjerne slutter sit liv, kollapser kernen. Når kernen krymper, stiger dens tyngdekraft på overfladen (dvs. tyngdekraften, du ville føle, hvis du stod på dens overflade). Dette betyder, at flugthastigheden også øges - det er, hvor hurtigt et objekt skal bevæge sig for at kunne bryde fri og flygte til uendelig. For Jorden er det cirka 11 km / sek (7 miles / sek), og for Solen er det omkring 600 km / sek (400 miles / sek.). Flugtens hastighed afhænger af, hvor massiv den er, og hvor stor den er. For en given masse har en mindre krop en højere flugthastighed.

Så når stjernens kerne krymper, øges flugthastigheden. På et eller andet tidspunkt, hvis kernen har tilstrækkelig masse, når flugthastigheden lysets hastighed. Dette betyder, at hvis du står der på kerneoverfladen, skal du bevæge dig med lysets hastighed for at undslippe (faktisk er situationen mere kompliceret end dette, men jeg forenkler). Det er som et uendeligt dybt hul, ethvert spørgsmål i det kan ikke komme ud.

Hvis kernen krymper lidt mere, kan ikke engang lys undslippe. For en ekstern observatør bliver kernen sort. Så lad os se, det er et hul, og det er sort. Hvad skal vi kalde sådan en ting?

Under alle omstændigheder er teorien, at massen inde i det sorte hul krymper hele vejen til et punkt, et objekt af uendelig lille størrelse, kaldet en singularitet. Området omkring det, hvor flugthastigheden er lig med lysets hastighed kaldes begivenhedshorisont. Og det er her, tingene bliver klæbrige.

Einstein viste, at når tyngdekraften øges, kører dit ur langsommere. Bogstaveligt talt, hvis du har to personer, en fyr højt over et sort hul og en anden fyr tæt på, ser fyren udenfor den tætte fyrs ur køre langsommere. Bogstaveligt talt strømmer tiden langsommere nær en genstand med tyngdekraften, og jo stærkere tyngdekraften er, jo langsommere flyder tiden i forhold til en ekstern observatør. For et sort hul strækker tiden sig bogstaveligt til uendelig ved begivenhedshorisonten. Ure stopper. Opdatering: Nå, jeg var ved at glibre. Faktisk fortsætter de med at bremse og nærmer sig altid at stoppe, men når faktisk aldrig det. Jeg forsøgte at forenkle, men overforenklet - Jeg fremsætter lignende kommentarer nedenfor i dette indlæg, så når du læser, at ting stopper, skal du tænke på det som "sænker næsten til, men aldrig helt når nul". Læs kommentarstråden nedenfor for detaljer.

Dette bringer en meget interessant situation op. Hvis tiden tager for evigt at flyde, hvordan dannes et sort hul nogensinde? Forestil dig, at kernen kollapser, og du ser på det langt væk. Du ser det blive mindre, men sammenbruddet ser også ud til at gå langsommere på grund af tidsudvidelsen. Ligesom Zenos paradoks ser du flugthastigheden nærme sig lysets hastighed, men du vil aldrig se den faktisk komme til lysets hastighed! Tiden ville strække sig uendeligt, og kernens sammenbrud ser ud til at stoppe.

Men det bliver værre. For mange år siden opdagede Stephen Hawking, at sorte huller faktisk kan "lække" ud af massen. Det er meget kompliceret og har at gøre med entropi og kvantemekanik, så tilgiv mig, hvis jeg udelader detaljer. Lad os bare sige, at sorte huller kan fordampe og gå derfra.

Fra det sorte huls synspunkt flyder tiden fint. Det begynder at dannes, og det begynder meget langsomt at miste masse gennem Hawking-stråling. Over tid, milliarder af år eller mere, fordamper det til sidst.

Men fra dit synspunkt, højt over det sorte hul, dannes begivenhedshorisonten aldrig helt. Det kommer tættere og tættere på, husk, men langsommere og langsommere. Alligevel påvirkes Hawking-strålingen ikke rigtig af dette. Så de to effekter konkurrerer: begivenhedshorisonten dannes aldrig helt, fordi det ville tage uendelig lang tid, men i løbet af den tid mister hullet masse. Så det sorte hul vil faktisk fordampe før det nogensinde virkelig bliver et sort hul.

Hvis du smider noget, lad os sige et stykke papir i det sorte hul, ville du faktisk se det sorte hul fordampe (hvis du kunne vente længe nok), før du ville se papiret komme til begivenhedshorisonten. Så de sorte huller mister masse hurtigere, end det kan få masse, og begivenhedshorisonten kan faktisk aldrig dannes.

Denne idé gør forskere nødt. Og det er det, det nye papir handler om. Nogle mennesker har troet, at hvis man tager højde for kvantemekanik, kan dette paradoks måske løses. Hvad forfatterne komme til syne at have vist er, at QM ikke hjælper. Selve det sorte hul, begivenhedshorisonten, dannes aldrig rigtig.

Vær dog opmærksom her: der er stadig et massivt, tæt, meget tyngdekraftigt objekt der! So we still have what are essentially black holes in the cores of galaxies and forming when stars explode and all that, it’s just that, technically, well, they aren’t actually black holes.

I will note that this is how I understand the situation, and I may have it wrong. This is very complicated stuff! This paper is by no means the last word on the subject – even the experts argue incessantly about it, and I’m no expert. This is a very interesting situation, and I’m quite sure that it is nowhere near being resolved. I have many friends who study black holes and I’m sure they’ll have quite the reaction to this story. If I hear more I’ll post again. I guarantee that this idea won’t, ah, evaporate on its own anytime soon.


The Discovery of Stellar-Mass Black Holes

Because X-rays are such important tracers of black holes that are having some of their stellar companions for lunch, the search for black holes had to await the launch of sophisticated X-ray telescopes into space. These instruments must have the resolution to locate the X-ray sources accurately and thereby enable us to match them to the positions of binary star systems.

The first black hole binary system to be discovered is called Cygnus X-1. The visible star in this binary system is spectral type O. Measurements of the Doppler shifts of the O star’s spectral lines show that it has an unseen companion. The X-rays flickering from it strongly indicate that the companion is a small collapsed object. The mass of the invisible collapsed companion is about 15 times that of the Sun. The companion is therefore too massive to be either a white dwarf or a neutron star.

A number of other binary systems also meet all the conditions for containing a black hole. Table 1 lists the characteristics of some of the best examples.


Black hole news: 'Stupendously large black holes' could exist

Link kopieret

Black hole: Experts discuss &lsquooutlandish&rsquo theories

Når du abonnerer, bruger vi de oplysninger, du giver, til at sende dig disse nyhedsbreve. Nogle gange inkluderer de anbefalinger til andre relaterede nyhedsbreve eller tjenester, vi tilbyder. Vores fortrolighedsmeddelelse forklarer mere om, hvordan vi bruger dine data, og dine rettigheder. Du kan til enhver tid afmelde dig.

Astronomers already know of the existence of supermassive black holes (SMBHs), which can reach up to 10 billion masses of the Sun. However, new research has hinted that black holes could grow even bigger, with space experts giving them the tag stupendously large black holes or SLABS.

Trending

SMBHs form in the centre of a galaxy and grow to their enormous sizes by consuming stars and all other matter which crosses their paths.

This would mean there is an upper limit to the size they can reach as there is only so much around them which can be consumed.

SLABS, on the other hand, could have formed shortly after the Universe came into existence through the Big Bang.

Black holes which formed in the early Universe are known as primordial black holes.

Black hole news: 'Stupendously large black holes' could exist (Image: GETTY)

Known black holes can reach up to 10 billion masses of the Sun (Image: GETTY)

Professor Bernard Carr said: &ldquoWe already know that black holes exist over a vast range of masses, with a SMBH of four million solar masses residing at the centre of our own galaxy.

"Whilst there isn&rsquot currently evidence for the existence of SLABs, it&rsquos conceivable that they could exist and they might also reside outside galaxies in intergalactic space, with interesting observational consequences.

"However, surprisingly, the idea of SLABs has largely been neglected until now.

&ldquoWe&rsquove proposed options for how these SLABs might form, and hope that our work will begin to motivate discussions amongst the community.&rdquo

Black holes are terrifying entities (Image: GETTY)

Relaterede artikler

Primordial black holes did not form from collapsing stars, and there is not really a definitive theory on how they came to be.

One suggestion is that in the first moments of the Universe, fluctuations in mysterious dark matter could have resulted in some regions collapsing into black holes.

As a result, there is no upper limit to their size, and researchers from the Queen Mary University of London believe they could grow even more unfathomably large.

The research could also help experts understand more about dark matter.

What is a black hole? (Image: EXPRESS)

Relaterede artikler

Despite not knowing what exactly dark matter is, experts do know that it is essential to the Universe.

The likes of NASA believe dark matter is an invisible force which holds galaxies and clusters together, and has been key in the formation of the Universe.

The substance also adds mass to the galaxies, but a mass which cannot be seen or detected with scientific instruments.

Prof Carr added: &ldquoSLABs themselves could not provide the dark matter.

"But if they exist at all, it would have important implications for the early Universe and would make it plausible that lighter primordial black holes might do so.&ldquo